双层石墨烯展现超流体向“超固体”转变

据最新一期《自然》杂志报道，美国哥伦比亚大学与得克萨斯大学奥斯汀分校的联合研究团队，首次在双层石墨烯体系中观察到了由超流体向疑似超固体转变的相变过程。这一发现填补了凝聚态物理领域半个世纪以来的实验空白，标志着人类在操纵高温量子物态方面迈出了关键一步。

此次研究采用双层石墨烯作为实验平台，通过调控两层石墨烯中的电子与空穴分布，可形成名为“激子”的准粒子。在强磁场作用下，这些激子能够凝聚成超流体。实验发现，当激子密度较高时，体系呈现典型的超流行为。但随着密度降低，激子运动被抑制，体系转而表现为绝缘体。进一步升高温度后，超流特性再次出现。

超流体通常被视为低温下的稳定基态，而此次观测到的低温绝缘相在升温后“融化”为超流体，这种反常行为此前从未在相关体系中出现，暗示该低温相可能是一种非常规的激子固体。

该研究表明，二维材料可为探索超流体、超固体等量子相态提供了新的可能。与传统体系相比，激子的有效质量更轻，有望在更高温度下形成相关量子态。同时，这一成果还丰富了凝聚态物理研究内容，为人类理解和操纵复杂量子物态提供了新的实验途径。